2.3 Расчет температуры горения
Температура горения топлива – важный показатель при расчете горения топлива. Различают температуры калориметрическую, теоретическую и практическую.
Калориметрической температурой tк горения называют температуру, которую имели бы продукты горения при отсутствии потерь теплоты в окружающее пространство и на диссоциацию. В этом случае подразумевают, что вся теплота, выделяемая при сгорании, идет только на нагрев продуктов горения. Калориметрическая температура является расчетной величиной.
1. Определяют состав продуктов горения топлива, Qн и объем продуктов горения единицы топлива Vп.г.пр. при заданном коэффициенте расхода воздуха n.
2. Определяют действительное удельное количество теплоты 1 м3 продуктов горения (кДж/м3):
iп.г. = Qн/V,п.г.пр.
iп.г. – действительное удельное количество теплоты
Qн – теплота сгорания газообразного топлива
V,п.г.пр. – объем продуктов горения практический
V,п.г.пр. = 1100,88 : 100 = 11,0088 м3
Qн = 358*СН4 + 638*С2Н6 + 913*С2Н8 + 1187*С4Н10 = 358*93,7 + 638*0,7 + 913*0,6 + 1187*0,6 = 5051,2 кДж/м3
iп.г.пр. = 5051,2/ 11,0088 = 458,833 кДж/м3
3. По значению полученного удельного количества теплоты продуктов горения iп.г. приблизительно определяют соответствующую ему температуру продуктов горения t1.
4. По температуре t1 рассчитывают удельное количество теплоты 1 м3 продуктов горения данного состава (кДж/м3):
при 1900С
i1 = 0,01* t1( СО2*Ссо2 + Н2О*Сн2о + N2*СN2 + О2*Со2) i1 = 0,01*1900(8,97*2,42 + 17,70*1,93 + 72,11*1,48 + 1,22*1,57) = 3125,69 кДж / м3
при 2000С
i2 = 0,01* t2( СО2*Ссо2 + Н2О*Сн2о + N2*СN2 + О2*Со2) i2 = 0,01*2000( 8,97*2,43 + 17,70*1,94 + 72,11*1,49 + 1,22*1,58) = 3310,2 кДж/м3
5. По значениям температур t1и t2 и удельным количествам теплоты i1п.г. и i2п.г, соответствующим этим температурам, находят tк.
i0-i1
tк = t1 + ───
i2-i1
458,833 – 3125,69
tк = t1 + ─────────── = 1885,55 С
3310,2 – 3125,69
tпр. = η* tк, где η = 0,62…..0,82 tпр. = 0,62*1885,55 = 1169,041
2.4 Материальный баланс горения
Поступило: Получено:
газа в 100м3, в том числе в кг: продуктов горения в кг:
СН4 = 93,7*16 / 22,4 = 66,929 СО2 = 98,7*44 / 22,4 = 193,875
С2Н6 = 0,7*30 / 22,4 = 0,938 Н2О = 194,9*18 / 22,4 = 156,616
С2Н8 = 0,6*32 / 22,4 = 0,857 N2 = 793,55*28 / 22,4 = 991,938
С4Н10 = 0,6*58 / 22,4 = 1,554 О2 = 13,73*32 / 22,4 = 19,614
N2 = 4,4*28 / 22,4 = 5,5
75,778 1362,043
Воздуха: О2 = 209,88*32 / 22,4 = 299,829
N2 = 789,15*28 / 22,4 = 986,438
1286,267
∑прих = 75,778 + 1286,267 = 1362,045кг
∑расх = 1362,043кг
3 Расчет нагрева металла
3.1 Расчет нагрева металла в I интервале
Температура металла
tмн + tмIк
tмI = ,С где tмIк – примите 600 С.
2
tмн – температура металла начальная, С
tмIк – температура металла конечная, С
20 + 600
tмI = = 310 С
Температура газа
tгIн + tгIк
tгI = 2 , С где tгIк – примите 1150 С.
tгIн – температура газа начальная, С
tгIк – температура газа конечная, С
800 + 1150
tгI = = 975 С
Температура кладки
tмI + tгI
tклI = ,С
310 + 975
tклI = = 642,5 С
Парциальное давление излучающих компонентов продуктов сгорания
Vсо2
Рсо2 = Рат , кПа,
Vсм
где Рат = 98,1 кПа;
Vсо2 – процентное содержание СО2 в продуктах сгорания топлива, %;
Vсм = 100%.
8,97
Рсо2 = 98,1 = 8,8 кПа
100
Vн2о
Рн2о = Рат , кПа,
где Vн2о – процентное содержание Н2О в продуктах сгорания, %.
17,70
Рн2о = 98,1 = 17,4 кПа
Эффективная длина луча
V ВНL - hbl
Sэф = 3,6 = , м,
F Fк + Fм
где В – ширина рабочего пространства печи, м
(В = b + 2а, где а = 0,5м); В = 0,7 + 2*0,5 = 1,7м
Н – высота рабочего пространства (примите Н = 1,8м);
L - длина рабочего пространства, м (L = l + 0,5); L = 2,4 + 0,5 = 2,9м
Fк – площадь внутренней поверхности рабочего пространства печи (за вычетом площади занятой металлом), м2
(Fк = 2ВН + 2НL + 2ВL – bl); Fк = 2*1,7*1,8 + 2*1,8*2,9 +2*1,7*2,9 – 0,7*2,4 = 24,74м2
Fм – площадь тепловоспринимающей поверхности металла, м2
( Fм = 2bh + 2hl + bl). Fм = 2*0,7*0,8 = 2*0,8*2,4 + 0,7*2,4 = 6,64м2
1,7*1,8*2,9 – 0,8*0,7*2,4
Sэф = 3,6 = 0,864м
24,74 + 6,64
Определим произведение
Рсо2 * Sэф, кПа*м; 8,8*0,864 = 7,6
Рн2о * Sэф,кПа*м; 17,4*0,864 = 15
Выполним номограммы
εсо2 = 0,09, где εсо2 – степень черноты углекислого газа, содержащегося в продуктах сгорания;
ε,н2о = 0,13, где εн2о – степень черноты водяных паров;
β = 1,12, где β – поправочный коэффициент.
Степень черноты газа
ε,г = εсо2 + β*ε,н2о
ε,г = 0,09 + 1,12*0,13 = 0,24
Для природного газа
εгI = 1,5*ε,г;
εгI = 1,5*0,24 = 0,36
Для мазута
εг = 2,5*εг;
εг = 2,5* 0,24 = 0,6
Степень развития кладки
Fк
ω = .
Fм
24,74
ω = = 3,73
6,64
Номограмма для определения εсо2
εсо2
0,09
975 t, C
Рисунок 2 Номограмма для определения εсо2
Номограмма для определения ε,н2о
ε,н2о
0,13
t, С
975
Рисунок 3 Номограмма для определения εн2о
Номограмма для определения β
β
1,12
Рн2о, кПа
Рисунок 4 Номограмма для определения β
Определим значение комплексов, принимая εм = 0,8; εк = 0,6.
1 1
М = 1 – (1 – εг) * ( 1 – εк) * (1 - ω ) – (1 – εг)2* (1 – εм) * (1 – εк)* ;
ω
М = 1 – (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*(1 - ) – (1 – 0,6)2*(1 – 0,8)*(1- 0,6)* = 0,6
3,73 3,73
1
εг*εм [ 1 + (1 – εг)*(1 – εк)* ω]
А = М
0,6*0,8 [1 + (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*3,73]
А = 0,6 = 0,76
εм*εк(1 – εг)
В = М
0,8*0,6(1 – 0,6)
В = = 0,3
Страницы: 1, 2, 3, 4
